微波光子相位编码信号生成及测向技术研究

摘要

微波光子的相位编码信号生成及信号到达角测量是现代雷达、通信、电子侦察等领域必不可少的关键技术。近年来，随着太赫兹技术的快速发展，无线电频段逐渐升高，传统电子技术在相位编码信号生成和微波信号到达角测量方面，遭遇带宽有限、传输损耗大、电磁干扰严重、重量体积大等电子瓶颈。无法满足未来雷达、电子侦察等领域的发展需求。而微波光子相位编码信号生成技术拥有载频高、时间带宽积大、传输损耗低等优势；微波光子高精度测向技术具有可测载频范围宽、可调谐范围大、测向精度高等优势。并且两者都能免于电磁干扰，受环境因素影响小，因此得到了众多学者的广泛研究。然而现有的大部分微波光子相位编码信号生成技术可调谐范围低、调制方式复杂、不能产生雷达脉冲从而直接应用于雷达系统；微波光子测向技术对目标信号的筛选能力差、系统冗繁。针对以上存在的问题，本文就微波光子相位编码信号生成及测向技术展开了研究，对所提出方案进行了理论推导，并进行了仿真分析或实验验证。具体研究内容如下： 1．提出并仿真研究了基于双偏振调制器（Dpol-MZM）、光带通滤波器（OBPF）和相位调制器（PM）的相位编码信号生成方案。该方案没有使用任何电移相器和电功分器，增加了系统的载频可调谐范围，Dpol-MZM采用的调制方式简单易实现，且能生成任意进制的相位编码信号。 2．提出并实验研究了基于双偏振调制器（Dpol-MZM）、偏振调制器（PolM）和平衡探测器（BPD）的相位编码信号生成方案。该方案没有使用滤波器，进一步提高了载频可调谐范围，不仅能产生连续相位编码信号，还可以产生相位编码脉冲信号，而且不需要控制编码信号的幅度。实验中生成了6、11GHz的连续编码信号和11GHz的脉冲编码信号，并对各频率的编码信号波形生成质量、脉冲压缩性能进行了分析，结果符合理论值。 3．提出了基于双平行马赫增德尔调制器（DP-MZM）的微波光子测向方案，并对该方案进行了仿真研究。该方案总体思想是先利用微波光子技术进行干涉鉴相，再利用干涉仪进行测向，和现有的其他方案相比，该系统只采用了一个集成外调制器，增加了系统的稳定性，且采用混频技术使系统对目标信号能准确的识别，从而进行精确测向。

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